可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统技术方案

本发明专利技术提出一种可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统，包括：光传输装置，包括光输入端和多个光输出端；多个时间分辨发射光谱测量装置，该装置包括：依次相连的单色仪、光探测器、放大器和计数器，其中，每个单色仪的入口与光传输装置的一个光输出端对应相连，计数器用于对电脉冲信号进行时间分辨的脉冲计数；以及控制器，分别与多个时间分辨发射光谱测量装置的单色仪和计数器相连，用于调节单色仪的测量波长，以及对计数器的输出结果进行记录和分析。本发明专利技术的实施例能够同时测量多条谱线，光谱检测的灵敏度高且具有很好的时间分辨能力，且该系统结构简单，可很好的应用于伴有发光的快速物理过程的探测和诊断。

【技术实现步骤摘要】
可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统
本专利技术涉及光谱检测分析
，特别涉及一种可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统。
技术介绍
发射光谱诊断是低温等离子体诊断中最基本的诊断方法。大气压纳秒脉冲等离子体被广泛用于气体放电机制的研究。纳秒脉冲放电时电极容易受放电影响而发生变化，这种变化又会反过来影响等离子体，使等离子体放电不能很好地重复。并且，这种等离子体状态在一个脉冲周期内随时间变化很快且发光强度较弱。因此，对大气压纳秒脉冲等离子体的发射光谱诊断需要测量系统满足以下条件：能够同时测量多条谱线以排除不同放电时等离子体状态不重复对结果的影响，需要有纳秒量级的时间分辨能力，以及需要有很好的灵敏度。目前能够实现纳秒量级时间分辨的发射光谱测量方法有两种。一种是光电倍增管作为探测器安装在单色仪上收集特定波长的发光，将光信号转化为电脉冲信号，之后由脉冲计数系统得到光强，纳秒量级门宽的计数器即可实现纳秒量级时间分辨。另一种是增强型高速相机作为探测器安装在单色仪上收集发光，增强型高速相机本身可实现光强测量，其本身配置有纳秒量级的时间分辨测量系统。第一种测量方法的优点在于光电倍增管的灵敏度很好，可以很好地探测大气压纳秒脉冲放电中较弱的发射光谱。但由于光电倍增管探测器是一种零维探测器，导致这种系统每次只能测量特定波长的一条谱线的强度，需要针对多次放电依次测量所有谱线完成所需多谱线发射光谱测量。考虑到等离子体状态受电极变化的影响发生变化，这些非同时测量得到的数据并不可靠。第二种测量方法在同时测量谱线的范围上比第一种系统有优势，由于增强型高速相机上的CCD探测器是一个二维探测器件，这种系统可以同时测量几十纳米范围的发射光谱。但是，在一般的纳秒脉冲放电中，发射光谱谱线范围从紫外到红外覆盖范围很广，这种系统依然无法实现任意指定的多条谱线的测量。另外，增强型高速相机的灵敏度也远小于光电倍增管，无法有效地测量大气压纳秒脉冲放电中较弱的发射光谱。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统，该系统能够同时测量多条谱线，光谱检测的灵敏度高且具有很好的时间分辨能力，且该系统结构简单，可很好的应用于伴有发光的快速物理过程的探测和诊断。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提出了一种可同时测量多条线谱的时间分辨发射光谱测量系统，包括：光传输装置，所述光传输装置包括光输入端和多个光输出端；多个时间分辨发射光谱测量装置，所述时间分辨发射光谱测量装置包括：依次相连的单色仪、光探测器、放大器和计数器，其中，每个单色仪的入口与所述光传输装置的一个光输出端对应相连，所述计数器用于对电脉冲信号进行时间分辨的脉冲计数；以及控制器，所述控制器分别与所述多个时间分辨发射光谱测量装置的单色仪和计数器相连，用于调节所述单色仪的测量波长，以及对所述计数器的输出结果进行记录和分析。根据本专利技术实施例的可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统，使用了光传输装置，并通过控制器调节单色仪的测量波长，从而能够同时测量多条线谱且可选择的谱线范围较大，另外，光谱测量的灵敏度高且具有很好的时间分辨能力，同时，该系统结构简单，可很好的应用于伴有发光的快速物理过程的探测和诊断。另外，根据本专利技术上述实施例的可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的实施例中，所述光探测器为光电倍增管。在本专利技术的实施例中，所述计数器为光子计数器。在本专利技术的实施例中，所述光子计数器为使用纳秒量级门宽的光子计数器。在本专利技术的实施例中，所述光传输装置为光纤，所述光纤被构造为一端为一束光纤而另一端分为多束光纤的光纤。在本专利技术的实施例中，所述光纤的一端正对被测光源。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图详细描述根据本专利技术实施例的可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统。图1为根据本专利技术一个实施例的可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统的示意图。如图1所示，根据本专利技术一个实施例的可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统100（图中未标出），包括：光传输装置110、多个时间分辨发射光谱测量装置120和控制器130。具体而言，如图1所示，光传输装置110包括光输入端和多个光输出端。在本专利技术的一个实施例中，优选地，光传输装置110为光纤，且该光纤被构造为一端为一束光纤而另一端分为多束光纤的光纤。换言之，即该光纤的一束光纤端作为光输入端，多束光纤端作为光输出端。结合图1所示，在本专利技术的另一个实施例中，光纤的一端正对被测光源，即该光纤的光输入端正对被测光源，同时，该光纤的多个光输出端分别与多个时间分辨发射光谱测量装置120相连。作为具体的示例，当被测光源向光传输装置110输入光线时，光线从光传输装置110的光输入端进入，光传输装置110将该被测光平均分为多束光线，并分别通过多个光输出端输出。时间分辨发射光谱测量装置120包括：依次相连的单色仪121、光探测器122、放大器123和计数器124，其中，每个单色仪121的入口与光传输装置110的一个光输出端对应相连，计数器124用于对电脉冲信号进行时间分辨的脉冲计数。其中，在本专利技术的一个实施例中，优选地，光探测器122为光电倍增管，光电倍增管在光谱检测时具有很高的灵敏度。计数器124优选地为光子计数器，且该光子计数器为使用纳秒量级门宽的光子计数器，可实现纳秒量级时间分辨的发射光谱诊断，具有很好的时间响应。具体而言，上述的单色仪121用于对从光输出端输出的光线进行色散选光等处理。光电倍增管122用于将光信号转化为电脉冲信号。放大器123用于对电脉冲信号进行放大。计数器124用于对放大后的电脉冲信号进行时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统，其特征在于，包括：光传输装置，所述光传输装置包括光输入端和多个光输出端；多个时间分辨发射光谱测量装置，所述时间分辨发射光谱测量装置包括：依次相连的单色仪、光探测器、放大器和计数器，其中，每个单色仪的入口与所述光传输装置的一个光输出端对应相连，所述计数器用于对电脉冲信号进行时间分辨的脉冲计数；以及控制器，所述控制器分别与所述多个时间分辨发射光谱测量装置的单色仪和计数器相连，用于调节所述单色仪的测量波长，以及对所述计数器的输出结果进行记录和分析。

【技术特征摘要】
1.一种可同时测量多条谱线的时间分辨发射光谱测量系统，其特征在于，包括：光传输装置，所述光传输装置包括光输入端和多个光输出端，所述光传输装置为光纤，所述光纤被构造为一端为一束光纤而另一端分为多束光纤的光纤，且所述光纤的一端正对被测光源；多个时间分辨发射光谱测量装置，所述时间分辨发射光谱测量装置包括：依次相连的单色仪、光探测器、放大器和计数器，其中，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振斌，蒲以康，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：